ES2545273T3 - Electrical system and control procedure - Google Patents

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ES2545273T3 ES09178256.5T ES09178256T ES2545273T3 ES 2545273 T3 ES2545273 T3 ES 2545273T3 ES 09178256 T ES09178256 T ES 09178256T ES 2545273 T3 ES2545273 T3 ES 2545273T3
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Zhuohui Tan
Robert W. Delmerico
Allen Michael Ritter
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Abstract

Un sistema de generación de potencia (10) que comprende: al menos dos sistemas eléctricos (18) conectados por medio de un sistema de captación de media tensión (80) con un punto de conexión eléctrica (16), siendo dicho punto de conexión eléctrica (16) un punto de conexión común con una red (14), comprendiendo cada sistema eléctrico (18) un sistema de conversión de potencia (20) que comprende un convertidor de CC a CA (32) respectivo que incluye una pluralidad de conmutadores (34) para convertir una potencia en corriente continua en una potencia en corriente alterna; y un sistema de control (24, 25) que incluye al menos dos moduladores de modulación por ancho de pulsos (36), obteniendo cada modulador por ancho de pulsos (36) una forma de onda fundamental para generar un patrón de ancho de pulsos y para proporcionar el patrón de ancho de pulsos a un convertidor de CC a CA (32) respectivo para accionar los conmutadores del convertidor de CC a CA (32) respectivo; en el que el sistema de control (24, 25) está configurado para intercalar las formas de onda fundamentales de los al menos dos sistemas eléctricos para generar unos patrones de ancho de pulsos intercalados respectivamente para los al menos dos convertidores de CC a CA (32), en el que cada sistema de conversión de potencia (20) comprende además un convertidor del lado del generador (30) respectivo para convertir una potencia en corriente alterna a partir de un generador de turbina eólica (28) en una potencia en corriente continua; y en el que el sistema de control comprende además un controlador maestro (25) conectado con el punto de conexión eléctrica (16), caracterizado porque: los moduladores por ancho de pulsos (36) adicionalmente obtienen una señal portadora y usan la forma de onda fundamental y la señal portadora para generar un patrón de ancho de pulsos, y el sistema de control (24, 25) está configurado además para intercalar las formas de onda fundamentales y señales portadoras o una combinación de las formas de onda fundamentales y de señales portadoras.A power generation system (10) comprising: at least two electrical systems (18) connected by means of a medium voltage capture system (80) with an electrical connection point (16), said electrical connection point being (16) a common connection point with a network (14), each electrical system (18) comprising a power conversion system (20) comprising a respective DC to AC converter (32) including a plurality of switches ( 34) to convert a direct current power into an alternating current power; and a control system (24, 25) including at least two pulse width modulation modulators (36), each pulse width modulator (36) obtaining a fundamental waveform to generate a pulse width pattern and to provide the pulse width pattern to a respective DC to AC converter (32) to actuate the switches of the respective DC to AC converter (32); wherein the control system (24, 25) is configured to interleave the fundamental waveforms of the at least two electrical systems to generate interleaved pulse width patterns respectively for the at least two DC to AC converters (32 ), wherein each power conversion system (20) further comprises a respective generator side converter (30) for converting an alternating current power from a wind turbine generator (28) into a direct current power ; and in which the control system further comprises a master controller (25) connected to the electrical connection point (16), characterized in that: the pulse width modulators (36) additionally obtain a carrier signal and use the waveform fundamental waveform and carrier signal to generate a pulse width pattern, and the control system (24, 25) is further configured to interleave the fundamental waveforms and carrier signals or a combination of the fundamental waveforms and carrier signals .

Description

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DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Sistema eléctrico y procedimiento de control Electrical system and control procedure

La invención se refiere en general a sistemas eléctricos para proporcionar una potencia eléctrica a redes públicas en puntos de interconexión. De forma más específica, la invención se refiere a un sistema eléctrico que convierte una 5 potencia eléctrica generada por fuentes de energía renovable tales como turbinas eólicas y módulos fotovoltaicos en una potencia eléctrica que cumple un requisito de armónicos bajos del punto de interconexión. The invention generally relates to electrical systems for providing electrical power to public networks at interconnection points. More specifically, the invention relates to an electrical system that converts an electric power generated by renewable energy sources such as wind turbines and photovoltaic modules into an electric power that meets a low harmonic requirement of the interconnection point.

Recientemente, las fuentes de energía renovable, tales como turbinas eólicas, han recibido una mayor atención como fuentes de energía alternativas seguras para el medio ambiente y relativamente económicas. Con este interés creciente, se han realizado unos esfuerzos considerables para desarrollar unas turbinas eólicas que sean fiables y Recently, renewable energy sources, such as wind turbines, have received increased attention as alternative energy sources that are safe for the environment and relatively inexpensive. With this growing interest, considerable efforts have been made to develop wind turbines that are reliable and

10 eficientes. Para maximizar la eficacia de la generación de potencia y para simplificar la conexión con la red pública, las turbinas eólicas están ubicadas a menudo una cerca de otra, a lo que se hace referencia en general en las técnicas pertinentes como “parque eólico”. Las turbinas eólicas en el parque eólico generan una potencia eléctrica y suministran corriente eléctrica al servicio público, tal como una red eléctrica, en un punto de conexión común (PCC). 10 efficient To maximize the efficiency of power generation and to simplify the connection to the public network, wind turbines are often located close to each other, which is generally referred to in relevant techniques such as "wind farm". The wind turbines in the wind farm generate an electric power and supply electric current to the public service, such as an electric grid, at a common connection point (PCC).

Un tipo de turbina eólica que mantiene la velocidad del generador rotacional proporcional a la velocidad del viento es One type of wind turbine that maintains the speed of the rotational generator proportional to the wind speed is

15 una turbina eólica de velocidad variable. Se describen ejemplos de la turbina eólica de velocidad variable en, por ejemplo, el documento US5083039 de Richardson y col. La turbina eólica de velocidad variable incluye un generador, un convertidor en el lado de generador, una barra colectora de enlace de CC y un convertidor que está conectado con la red. La energía de frecuencia variable del generador se transfiere a la barra colectora de enlace de CC por el convertidor de lado de generador y más adelante se convierte en una frecuencia fija por el convertidor de 15 a variable speed wind turbine. Examples of the variable speed wind turbine are described in, for example, US5083039 by Richardson et al. The variable speed wind turbine includes a generator, a converter on the generator side, a DC link busbar and a converter that is connected to the network. The variable frequency energy of the generator is transferred to the DC link busbar by the generator side converter and later becomes a fixed frequency by the converter

20 lado de red. 20 network side.

El convertidor activo de lado de red por lo general utiliza conmutadores de semiconductores, tales como transistores bipolares de puerta aislada (IGBT), para convertir tensión de CC en tensión de CA a la frecuencia de red mediante unas acciones de conmutación modulada por ancho de pulsos de esos conmutadores de semiconductores. Las acciones de conmutación tienden a crear unos armónicos indeseables. Para evitar los problemas causados por The active network side converter usually uses semiconductor switches, such as bipolar isolated gate transistors (IGBT), to convert DC voltage to AC voltage to the network frequency by means of pulse width modulated switching actions of those semiconductor switches. Switching actions tend to create undesirable harmonics. To avoid the problems caused by

25 estos armónicos, se instala un número de filtros. Los componentes de filtro son por lo general voluminosos y costosos. 25 these harmonics, a number of filters are installed. Filter components are usually bulky and expensive.

El documento EP 1 995 863 divulga unos procedimientos de control para la sincronización y el desfase de la estrategia de modulación por ancho de pulsos (PWM) de los convertidores de potencia que se usan para abastecer una red de alta tensión, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. EP 1 995 863 discloses control procedures for synchronization and offset of the pulse width modulation strategy (PWM) of the power converters used to supply a high voltage network, in accordance with the preamble of claim 1.

30 Existe una necesidad en la técnica de proporcionar un sistema eléctrico mejorado para un parque eólico que pueda cumplir el requisito de armónicos bajos en un punto de conexión eléctrica para un grupo de turbinas eólicas que difiere con respecto a los sistemas convencionales. Adicionalmente, tales sistemas serían útiles para otras fuentes de energía renovable tales como sistemas fotovoltaicos, por ejemplo. There is a need in the art to provide an improved electrical system for a wind farm that can meet the requirement of low harmonics at an electrical connection point for a group of wind turbines that differs from conventional systems. Additionally, such systems would be useful for other renewable energy sources such as photovoltaic systems, for example.

Se proporcionan de este modo diversos aspectos y realizaciones de la presente invención, tal como se define en las 35 reivindicaciones adjuntas. Various aspects and embodiments of the present invention are thus provided, as defined in the appended claims.

Diversas características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando la siguiente descripción detallada se lea con referencia a los dibujos adjuntos, en los que caracteres semejantes representan partes semejantes por la totalidad de los dibujos, en los que: Various features, aspects and advantages of the present invention will be better understood when the following detailed description is read with reference to the attached drawings, in which similar characters represent similar parts throughout the drawings, in which:

La figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra un parque eólico de acuerdo con una realización divulgada en el 40 presente documento. Figure 1 is a block diagram illustrating a wind farm according to an embodiment disclosed in this document.

La figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema eléctrico de turbina eólica de acuerdo con una realización divulgada en el presente documento. Figure 2 is a block diagram of an electric wind turbine system according to an embodiment disclosed herein.

La figura 3 es un diagrama de bloques de un modulador de PWM para generar unos patrones de PWM para conmutadores de semiconductores de unos convertidores en un sistema eléctrico de turbina eólica. Figure 3 is a block diagram of a PWM modulator for generating PWM patterns for semiconductor switches of some converters in a wind turbine electrical system.

45 La figura 4 es un par de gráficas que ilustran una forma de onda fundamental a modo de ejemplo, una forma de onda de portadora triangular, y un patrón de PWM que se genera mediante una comparación de la forma de onda fundamental con la forma de onda de portadora triangular. Figure 4 is a pair of graphs illustrating an exemplary fundamental waveform, a triangular carrier waveform, and a PWM pattern that is generated by comparing the fundamental waveform with the shape of triangular carrier wave.

La figura 5 es un conjunto de gráficas que ilustran unas formas de onda fundamentales y unas formas de onda de portadora triangulares para una fase correspondiente de unos convertidores en diferentes sistemas eléctricos de Figure 5 is a set of graphs illustrating fundamental waveforms and triangular carrier waveforms for a corresponding phase of converters in different electrical systems of

50 turbina eólica. 50 wind turbine.

La figura 6 es un conjunto de gráficas que ilustran unos patrones de PWM para una fase correspondiente de unos convertidores en diferentes sistemas eléctricos de turbina eólica mediante una comparación de las formas de onda fundamentales y las formas de onda de portadora triangulares de la figura 5. Figure 6 is a set of graphs illustrating PWM patterns for a corresponding phase of converters in different wind turbine electrical systems by means of a comparison of the fundamental waveforms and the triangular carrier waveforms of Figure 5.

imagen2image2

La figura 7 es un conjunto de gráficas que ilustran unas formas de onda fundamentales y unas formas de onda de portadora triangulares para una fase correspondiente de unos convertidores en diferentes sistemas eléctricos de turbina eólica de acuerdo con otra realización. Figure 7 is a set of graphs illustrating fundamental waveforms and triangular carrier waveforms for a corresponding phase of converters in different wind turbine electrical systems according to another embodiment.

La figura 8 es un conjunto de gráficas que ilustran unos patrones de PWM para una fase correspondiente de unos 5 convertidores en diferentes sistemas eléctricos de turbina eólica mediante una comparación de las formas de onda fundamentales y las formas de onda de portadora triangulares de la figura 7. Figure 8 is a set of graphs illustrating PWM patterns for a corresponding phase of about 5 converters in different wind turbine electrical systems by means of a comparison of the fundamental waveforms and triangular carrier waveforms of Figure 7 .

La figura 9 es un conjunto de gráficas que ilustran unas formas de onda fundamentales y unas formas de onda de portadora triangulares para una fase correspondiente de unos convertidores en diferentes sistemas eléctricos de turbina eólica de acuerdo con aún otra realización. Figure 9 is a set of graphs illustrating fundamental waveforms and triangular carrier waveforms for a corresponding phase of converters in different wind turbine electrical systems according to yet another embodiment.

10 La figura 10 es un diagrama vectorial de vectores de armónicos de cuatro sistemas eléctricos de turbina eólica de acuerdo con una realización. 10 Figure 10 is a vector diagram of harmonics vectors of four wind turbine electrical systems in accordance with one embodiment.

La figura 11 es un diagrama vectorial de vectores de armónicos de cuatro sistemas eléctricos de turbina eólica de acuerdo con otra realización. Fig. 11 is a vector diagram of harmonic vectors of four wind turbine electrical systems according to another embodiment.

La figura 12 es un diagrama vectorial de vectores de armónicos de cinco sistemas eléctricos de turbina eólica de 15 acuerdo con otra realización. Fig. 12 is a vector diagram of harmonic vectors of five wind turbine electrical systems according to another embodiment.

La figura 13 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de planta eólica que incluye un sistema de subestación de acuerdo con una realización. Fig. 13 is a block diagram illustrating a wind plant system that includes a substation system according to one embodiment.

La figura 14 es un diagrama de bloques de un sistema eléctrico fotovoltaico de acuerdo con una realización divulgada en el presente documento. Figure 14 is a block diagram of a photovoltaic electrical system in accordance with an embodiment disclosed herein.

20 Realizaciones que se describen en lo sucesivo en general se refieren a un sistema de generación de potencia con al menos dos sistemas eléctricos que están conectados en paralelo en un punto de conexión eléctrica tal como una red eléctrica o un sistema de subestación de un sistema de generación de potencia. Para fines de ilustración, los sistemas eléctricos se ilustran en las figuras 1 -13 como sistemas eléctricos de turbina eólica. Cada sistema eléctrico de turbina eólica incluye un controlador de modulación por ancho de pulsos (PWM) para obtener una forma 20 Embodiments described hereinafter generally refer to a power generation system with at least two electrical systems that are connected in parallel at an electrical connection point such as an electrical network or a substation system of a power system. power generation For illustration purposes, the electrical systems are illustrated in Figures 1-13 as wind turbine electrical systems. Each wind turbine electrical system includes a pulse width modulation (PWM) controller to obtain a shape

25 de onda fundamental y una señal portadora, y para generar un patrón de PWM para un convertidor de lado de red respectivo a usar cuando se accionan conmutadores del convertidor de lado de red respectivo. Un sistema de control está configurado para reducir los armónicos en el punto de conexión eléctrica mediante la intercalación de las señales portadoras y formas de onda fundamentales, o una combinación de señales portadoras y formas de onda fundamentales para generar unos patrones de PWM intercalados respectivamente para los convertidores de lado de 25 of fundamental wave and a carrier signal, and to generate a PWM pattern for a respective network side converter to be used when switches of the respective network side converter are operated. A control system is configured to reduce harmonics at the electrical connection point by interleaving the carrier signals and fundamental waveforms, or a combination of carrier signals and fundamental waveforms to generate interleaved PWM patterns respectively for side converters

30 red de los sistemas eléctricos de turbina eólica. Por lo tanto, una combinación de las formas de onda de los sistemas eléctricos de turbina eólica en el punto de conexión eléctrica tiene unos armónicos relativamente bajos. Por consiguiente, en un aspecto, los diseños de filtro pasivo de los sistemas eléctricos de turbina eólica pueden simplificarse de forma significativa. En otro aspecto, se permite que los conmutadores de los convertidores de lado de red tengan una frecuencia de conmutación relativamente baja, se disminuyen las pérdidas de energía de los 30 network of wind turbine electrical systems. Therefore, a combination of the waveforms of the wind turbine electrical systems at the electrical connection point has relatively low harmonics. Therefore, in one aspect, passive filter designs of wind turbine electrical systems can be significantly simplified. In another aspect, the switches of the network side converters are allowed to have a relatively low switching frequency, the energy losses of the

35 conmutadores, y se aumentan las eficiencias de potencia de los convertidores de lado de red. 35 switches, and the power efficiencies of the network side converters are increased.

La figura 1 ilustra un parque eólico 11 que incluye una pluralidad de turbinas eólicas 12 que están conectadas en paralelo para suministrar potencia eléctrica a una red eléctrica 14 en un punto de conexión eléctrica 16 que, en una realización, es un punto de conexión común (PCC). Figure 1 illustrates a wind farm 11 that includes a plurality of wind turbines 12 that are connected in parallel to supply electrical power to an electrical network 14 at an electrical connection point 16 which, in one embodiment, is a common connection point ( PCC).

Un sistema de generación de potencia 10 a modo de ejemplo para el parque eólico 11 incluye una pluralidad de An exemplary power generation system 10 for the wind farm 11 includes a plurality of

40 sistemas eléctricos de turbina eólica 18. Cada sistema eléctrico de turbina eólica 18 incluye un sistema de conversión de potencia 20 para convertir una potencia eléctrica que se genera por un generador 28 de la turbina eólica 12 en una corriente alterna con una tensión constante y una frecuencia constante, y un transformador de turbina 22 para transformar la corriente alterna en una tensión constante y una determinada frecuencia antes de que la corriente alterna se suministre a la red eléctrica 14 en el PCC 16. El sistema eléctrico 10 incluye un sistema de 40 wind turbine electrical systems 18. Each wind turbine electrical system 18 includes a power conversion system 20 to convert an electric power that is generated by a generator 28 of the wind turbine 12 into an alternating current with a constant voltage and a constant frequency, and a turbine transformer 22 to transform the alternating current into a constant voltage and a certain frequency before the alternating current is supplied to the mains 14 in the PCC 16. The electrical system 10 includes a system of

45 control que puede comprender una pluralidad de controladores de turbina 24, un controlador maestro 25, o una combinación de controladores de turbina y maestros. A control that may comprise a plurality of turbine controllers 24, a master controller 25, or a combination of turbine controllers and master controllers.

La figura 2 ilustra una realización en la que la turbina eólica 12 incluye un rotor 13 con unos álabes 26 que están acoplados con el generador 28 que a su vez esta acoplado con el sistema eléctrico de turbina eólica 18. En una realización, el generador 28 comprende una máquina síncrona de imanes permanentes. El acoplamiento del rotor 50 con el generador 28 puede ser o bien un acoplamiento directo o bien por medio de una caja de engranajes opcional (que no se muestra). El generador 28 a modo de ejemplo es un generador síncrono, no obstante, la invención también puede usarse con otros generadores tales como generadores de inducción de doble alimentación. En algunas realizaciones, las turbinas eólicas 12 tienen unos generadores con la misma potencia de salida asignada, o una similar. El transformador de turbina 22 transforma la corriente alterna a partir de un convertidor de lado de red Figure 2 illustrates an embodiment in which the wind turbine 12 includes a rotor 13 with blades 26 that are coupled with the generator 28 which in turn is coupled with the wind turbine electrical system 18. In one embodiment, the generator 28 It comprises a synchronous permanent magnet machine. The coupling of the rotor 50 with the generator 28 can be either a direct coupling or by means of an optional gearbox (not shown). The exemplary generator 28 is a synchronous generator, however, the invention can also be used with other generators such as double feed induction generators. In some embodiments, wind turbines 12 have generators with the same assigned output power, or a similar one. The turbine transformer 22 transforms the alternating current from a network side converter

55 32 en un lado de tensión inferior 21 en una tensión más alta en un lado de alta tensión 23. En una realización, el sistema eléctrico de turbina eólica 18 incluye además un filtro pasivo 27 en conexión en serie con el lado de alta tensión 23 del transformador 22 para una reducción adicional de armónicos. 55 32 on a lower voltage side 21 at a higher voltage on a high voltage side 23. In one embodiment, the wind turbine electrical system 18 further includes a passive filter 27 in series connection with the high voltage side 23 of transformer 22 for further harmonic reduction.

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El generador 28 está acoplado por medio de un estátor (que no se muestra) con el sistema de conversión de potencia 20 del sistema eléctrico de turbina eólica 18. El sistema de conversión de potencia 20 recibe la electricidad a partir del generador 28 y convierte la electricidad en una forma apropiada para la entrega a la red eléctrica 14 (la figura 1). El sistema de conversión de potencia 20 en la realización a modo de ejemplo es un convertidor de CA The generator 28 is coupled by means of a stator (not shown) with the power conversion system 20 of the wind turbine electrical system 18. The power conversion system 20 receives electricity from the generator 28 and converts the electricity in a form suitable for delivery to the power grid 14 (Figure 1). The power conversion system 20 in the exemplary embodiment is an AC converter

5 CC -CA que incluye un convertidor de lado de generador 30, una barra colectora de enlace de CC 31, y un convertidor de lado de red 32. Cada uno de los convertidores de lado de generador y de lado de red 30 y 32 incluye los conmutadores 34. Los conmutadores 34 pueden comprender cualesquiera dispositivos apropiados con varios ejemplos que incluyen transistores bipolares de puerta aislada (IGBT), tiristores comunicados por puerta (GCT), y transistores de efecto de campo de metal óxido semiconductor (MOSFET). En la realización que se ilustra, el convertidor de lado de generador 30 y el convertidor de lado de red 32 son convertidores de dos niveles. En otras realizaciones, el convertidor de lado de generador 30 y el convertidor de lado de red 32 pueden ser convertidores de múltiples niveles. 5 CC-AC that includes a generator side converter 30, a DC link busbar 31, and a network side converter 32. Each of the generator side and network side converters 30 and 32 includes Switches 34. Switches 34 may comprise any suitable devices with several examples including bipolar isolated gate transistors (IGBT), gate communicated thyristors (GCT), and semiconductor oxide metal field effect transistors (MOSFET). In the embodiment illustrated, the generator side converter 30 and the network side converter 32 are two-level converters. In other embodiments, the generator side converter 30 and the network side converter 32 may be multi-level converters.

En determinadas realizaciones, el convertidor de lado de red 32 comprende un convertidor de modulación por ancho de pulsos (PWM) que incluye tres fases, teniendo cada una dos conmutadores 34. En una realización, el controlador In certain embodiments, the network side converter 32 comprises a pulse width modulation converter (PWM) that includes three phases, each having two switches 34. In one embodiment, the controller

15 de turbina 24 incluye un modulador de PWM 36 que proporciona unas señales de patrón de PWM moduladas 38 para controlar los conmutadores 34. Por lo tanto, el convertidor de lado de red 32 transforma una corriente continua en la barra colectora de CC 31 mediante las señales de patrón de PWM moduladas 38 en una corriente alterna trifásica con una frecuencia y una tensión controlada. Turbine 15 24 includes a PWM modulator 36 that provides modulated PWM pattern signals 38 to control the switches 34. Therefore, the network side converter 32 transforms a direct current into the DC busbar 31 by means of the PWM pattern signals modulated 38 in a three-phase alternating current with a frequency and a controlled voltage.

En una realización, el modulador de PWM 36 recibe unas formas de onda de referencia (de corriente o de tensión) en el PCC 16. En tales realizaciones, las formas de onda de referencia para cada sistema eléctrico de turbina eólica 18 por lo tanto son idénticas y se hace referencia a las mismas como “referencia global”. En una realización alternativa, tal como se muestra mediante líneas de trazo discontinuo en la figura 2, el modulador de PWM 36 recibe unas formas de onda de referencia a partir de la salida del sistema de conversión de potencia 20, y se hace referencia respectivamente a las formas de onda de referencia como “referencias locales”. Las referencias locales In one embodiment, the PWM modulator 36 receives reference waveforms (current or voltage) at the PCC 16. In such embodiments, the reference waveforms for each wind turbine electrical system 18 are therefore identical and referred to as "global reference". In an alternative embodiment, as shown by dashed lines in Figure 2, the PWM modulator 36 receives reference waveforms from the output of the power conversion system 20, and reference is made respectively to the reference waveforms as "local references". Local references

25 de diferentes sistemas eléctricos de turbina eólica 18 pueden estar ligeramente desplazadas en cuanto a su fase. Las cantidades de fase de las tres fases Ua, Ub y Uc de un sistema eléctrico de turbina eólica 18 individual están separadas una con respecto a otra 120 grados. 25 of different wind turbine electrical systems 18 may be slightly displaced in terms of their phase. The phase quantities of the three phases Ua, Ub and Uc of an individual wind turbine electrical system 18 are separated from each other by 120 degrees.

Haciendo referencia a la figura 3, el modulador de PWM 36, en una realización, puede comprender un circuito de lazo de seguimiento de fase (PLL) 40 para medir una fase y una amplitud de una forma de onda de referencia, un generador de referencia 42 para recibir la información de fase y de amplitud de la forma de onda de referencia y generar una forma de onda fundamental, y un generador de portadora 44 para recibir la información de fase de la forma de onda de referencia y emitir una señal portadora. Un diseño de los circuitos de PLL para su uso con formas de onda trifásicas se describe, por ejemplo, en el documento US2007/0159265 de Weng y col. Referring to Figure 3, the PWM modulator 36, in one embodiment, may comprise a phase tracking loop (PLL) circuit 40 for measuring a phase and an amplitude of a reference waveform, a reference generator 42 to receive the phase and amplitude information of the reference waveform and generate a fundamental waveform, and a carrier generator 44 to receive the phase information of the reference waveform and emit a carrier signal. A design of the PLL circuits for use with three-phase waveforms is described, for example, in US2007 / 0159265 of Weng et al.

En una realización, la señal portadora es una forma de onda triangular, y el modulador de PWM 36 comprende In one embodiment, the carrier signal is a triangular waveform, and the PWM modulator 36 comprises

35 además un comparador 46 para comparar la forma de onda fundamental con la forma de onda de portadora triangular y generar una señal de patrón de PWM 38 para accionar los conmutadores 34 (la figura 2). En otras realizaciones, los moduladores de PWM 36 son unos moduladores de PWM por vectores espaciales, y cada una de las señales portadoras es una señal de conmutación con unos periodos de conmutación previamente determinados. En una realización, una relación de la frecuencia de señal portadora con respecto a la frecuencia de forma de onda fundamental es un número entero y puede usarse para generar unos patrones de PWM síncronos. En otras realizaciones en las que la relación no es un número entero, los patrones de PWM generados son asíncronos. 35 in addition a comparator 46 to compare the fundamental waveform with the triangular carrier waveform and generate a PWM pattern signal 38 to operate the switches 34 (Figure 2). In other embodiments, PWM modulators 36 are spatial vector PWM modulators, and each of the carrier signals is a switching signal with previously determined switching periods. In one embodiment, a ratio of the carrier signal frequency to the fundamental waveform frequency is an integer and can be used to generate synchronous PWM patterns. In other embodiments where the relationship is not an integer, the generated PWM patterns are asynchronous.

Haciendo referencia a la figura 4, en una realización, la forma de onda fundamental comprende una forma de onda seno 50, la señal portadora comprende una forma de onda triangular 52, y un patrón de PWM 54 se genera en base a una comparación de la forma de onda seno 50 con la forma de onda triangular 52. En una realización, cuando una Referring to Figure 4, in one embodiment, the fundamental waveform comprises a sine waveform 50, the carrier signal comprises a triangular waveform 52, and a PWM pattern 54 is generated based on a comparison of the sine waveform 50 with triangular waveform 52. In one embodiment, when a

45 amplitud instantánea de la forma de onda seno 50 es mayor que una amplitud instantánea de la forma de onda triangular 52, el patrón de PWM 54 es un valor “alto” lógico (o activo). Cuando una amplitud instantánea de la forma de onda seno 50 es menos que una amplitud instantánea de la forma de onda triangular 52, el patrón de PWM 54 es un valor “bajo” lógico (o inactivo). El patrón de PWM 54 así formado es una serie de pulsos. The instantaneous amplitude of the sine waveform 50 is greater than an instantaneous amplitude of the triangular waveform 52, the PWM pattern 54 is a logical (or active) "high" value. When an instantaneous amplitude of the sine waveform 50 is less than an instantaneous amplitude of the triangular waveform 52, the PWM pattern 54 is a logical (or inactive) "low" value. The pattern of PWM 54 thus formed is a series of pulses.

En una primera realización de la invención, los patrones de PWM para una fase correspondiente, por ejemplo, la fase Ua, de diferentes sistemas eléctricos de turbina eólica 18 están intercalados por medio del controlador maestro 25 y / o cada controlador de sistema eléctrico de turbina eólica 24 (la figura 2). En un ejemplo más específico, las señales portadoras para unos sistemas eléctricos de turbina eólica 18 individuales tienen las mismas frecuencia y amplitud, pero están intercaladas una en relación con otra a lo largo de un ciclo de señales portadoras. Por ejemplo, cada señal portadora puede estar separada un grado de 360 / n con respecto al ciclo de portadora a partir de la In a first embodiment of the invention, the PWM patterns for a corresponding phase, for example, the Ua phase, of different wind turbine electrical systems 18 are interleaved by means of the master controller 25 and / or each turbine electrical system controller wind 24 (figure 2). In a more specific example, the carrier signals for individual wind turbine electrical systems 18 have the same frequency and amplitude, but are interleaved in relation to each other throughout a cycle of carrier signals. For example, each carrier signal may be separated by a degree of 360 / n with respect to the carrier cycle from the

55 señal portadora de otro sistema eléctrico de turbina eólica 18, en la que n es el número de sistemas eléctricos de turbina eólica 18 en el sistema de generación de potencia 10. Para un sistema de generación de potencia 10 con cuatro sistemas eléctricos de turbina eólica 18, en una realización, cada señal portadora de una fase del convertidor de lado de red 32 está separada una con respecto a otra 90 grados. 55 carrier signal of another wind turbine electrical system 18, where n is the number of wind turbine electrical systems 18 in the power generation system 10. For a power generation system 10 with four wind turbine electrical systems 18, in one embodiment, each carrier signal of one phase of the network side converter 32 is separated from each other by 90 degrees.

Haciendo referencia a la figura 5, las señales portadoras 152, 252, 352 y 452 de cuatro sistemas de turbina están desplazadas 90 grados a lo largo del ciclo de portadora, y las formas de onda fundamentales 150, 250, 350 y 450 para cuatro sistemas eléctricos de turbina eólica 18 son las mismas. En este ejemplo, una primera, una tercera y una cuarta señales portadoras 252, 352 y 452 de los convertidores de lado de red 32 del segundo, el tercer y el cuarto sistemas eléctricos de turbina eólica 18 están desplazadas respectivamente 90 grados, 180 grados, y 270 grados con respecto una primera señal portadora 152 a lo largo del ciclo de señales portadoras. Referring to Figure 5, the carrier signals 152, 252, 352 and 452 of four turbine systems are displaced 90 degrees along the carrier cycle, and the fundamental waveforms 150, 250, 350 and 450 for four systems Electric wind turbine 18 are the same. In this example, a first, third and fourth carrier signals 252, 352 and 452 of the network side converters 32 of the second, third and fourth wind turbine electrical systems 18 are displaced respectively 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees with respect to a first carrier signal 152 throughout the carrier signal cycle.

imagen4image4

5 La figura 6 es un conjunto de gráficas que ilustran los patrones de PWM 154, 254, 354 y 454 para la realización de la figura 5. Cada uno de los cuatro patrones de PWM 154, 254, 354 y 454 es una serie de pulsos con la misma amplitud, y están sustancialmente intercalados 90 grados del ciclo de señales portadoras con respecto a un patrón de PWM adyacente. 5 Figure 6 is a set of graphs illustrating the PWM patterns 154, 254, 354 and 454 for the embodiment of Figure 5. Each of the four PWM patterns 154, 254, 354 and 454 is a series of pulses with the same amplitude, and 90 degrees of the carrier signal cycle with respect to an adjacent PWM pattern are substantially interspersed.

En determinadas realizaciones, para cada sistema eléctrico de turbina eólica 18, el modulador de PWM 36 In certain embodiments, for each wind turbine electrical system 18, the PWM modulator 36

10 respectivo incluye tres circuitos de PLL 40 con un circuito de PLL para cada una de las tres fases y se usa para generar tres patrones de PWM para conmutadores de las tres fases. Los patrones de PWM accionan los conmutadores 34 de los convertidores de lado de red 32 para generar unos pulsos de tensión que se transforman adicionalmente por los transformadores de turbina 22 individuales y, opcionalmente, también pueden filtrarse por bobinas de inductancia y condensadores, para dar una señal de tensión que cumple los requisitos de frecuencia y de The respective 10 includes three PLL circuits 40 with a PLL circuit for each of the three phases and is used to generate three PWM patterns for three phase switches. The PWM patterns actuate the switches 34 of the network side converters 32 to generate voltage pulses that are further transformed by the individual turbine transformers 22 and, optionally, can also be filtered by inductance coils and capacitors, to give voltage signal that meets the frequency requirements and of

15 tensión del PCC 16. Las señales de tensión de diferentes sistemas eléctricos de turbina eólica 18 a continuación se acoplan en paralelo con el PCC 16. Por lo tanto, una onda seno combinada en el PCC es una suma de las señales de tensión de todos los sistemas eléctricos de turbina eólica 18 y tiene unos armónicos reducidos. 15 PCC voltage 16. The voltage signals of different wind turbine electrical systems 18 below are coupled in parallel with the PCC 16. Therefore, a combined sine wave in the PCC is a sum of the voltage signals of all the wind turbine electrical systems 18 and has reduced harmonics.

En una segunda realización de la invención, haciendo referencia de nuevo a las figuras 1 y 2, los patrones de PWM para una fase correspondiente, por ejemplo, Ua, del convertidor de lado de red 32 en diferentes sistemas eléctricos 20 de turbina eólica 18 se desfasan mediante una técnica diferente en la que las señales portadoras para la fase correspondiente de diferentes sistemas eléctricos de turbina eólica 18 son las mismas, y las formas de onda fundamentales para la fase correspondiente de diferentes sistemas eléctricos de turbina eólica 18 se intercalan al ser desplazadas una con otra de manera uniforme a lo largo de un ciclo de forma de onda fundamental un grado de 60 / n, en la que n es el número de sistemas eléctricos de turbina eólica 18 en el sistema de generación de potencia In a second embodiment of the invention, referring again to Figures 1 and 2, the PWM patterns for a corresponding phase, for example, Ua, of the network side converter 32 in different wind turbine electrical systems 20 are they are offset by a different technique in which the carrier signals for the corresponding phase of different wind turbine electrical systems 18 are the same, and the fundamental waveforms for the corresponding phase of different wind turbine electrical systems 18 are interleaved when displaced one with another evenly throughout a fundamental waveform cycle a degree of 60 / n, in which n is the number of wind turbine electrical systems 18 in the power generation system

25 10. Los patrones de PWM desfasados accionan los conmutadores 34 y generan una pluralidad de pulsos de tensión. Los transformadores de turbina 22 pueden usarse para transformar los pulsos de tensión y restablecer las fases desplazadas entre los sistemas eléctricos de turbina eólica 18. 25 10. The outdated PWM patterns actuate the switches 34 and generate a plurality of voltage pulses. The turbine transformers 22 can be used to transform the voltage pulses and restore the displaced phases between the wind turbine electrical systems 18.

En una realización específica, los circuitos de PLL 40 de cada sistema eléctrico de turbina eólica 18 están eléctricamente acoplados con el PCC 16 para obtener una referencia global (es decir, la misma señal portadora y la 30 misma forma de onda fundamental). Las formas de onda fundamentales a continuación están desplazadas entre los sistemas eléctricos de turbina eólica 18. La figura 7 muestra una realización de este tipo en la que las señales portadoras 162, 262, 362 y 462 y las formas de onda fundamentales 160, 260, 360 y 460 para una fase, por ejemplo, la fase Ua, de cuatro sistemas eléctricos de turbina eólica 18 se generan a partir de la referencia global. Las señales portadoras 162, 262, 362 y 462 son las mismas. Las formas de onda fundamentales 160, 260, 360 y 460 están In a specific embodiment, the PLL circuits 40 of each wind turbine electrical system 18 are electrically coupled with the PCC 16 to obtain a global reference (ie, the same carrier signal and the same fundamental waveform). The fundamental waveforms below are shifted between the wind turbine electrical systems 18. Figure 7 shows such an embodiment in which the carrier signals 162, 262, 362 and 462 and the fundamental waveforms 160, 260, 360 and 460 for a phase, for example, phase Ua, of four wind turbine electrical systems 18 are generated from the global reference. The carrier signals 162, 262, 362 and 462 are the same. The fundamental waveforms 160, 260, 360 and 460 are

35 desplazadas a lo largo del ciclo de forma de onda fundamental 15 grados entre unos sistemas eléctricos de turbina eólica 18 adyacentes. 35 displaced along the fundamental waveform cycle 15 degrees between adjacent wind turbine electrical systems 18.

Haciendo referencia a la figura 8, los patrones de PWM 164, 264, 364 y 464 para una fase de cada uno de los cuatro sistemas eléctricos de turbina eólica 18 se obtienen mediante una comparación de las formas de onda fundamentales 160, 260, 360 y 460 con las señales portadoras 162, 262, 362 y 462. Cada uno de los patrones de 40 PWM 164, 264, 364 y 464 es una serie de pulsos con una simetría y amplitud común y con unos anchos ligeramente diferentes de pulsos individuales. Los patrones de pulsos están desplazados a lo largo del ciclo de forma de onda fundamental 15 grados. En la realización a modo de ejemplo, las formas de onda fundamentales 260, 360 y 460 del segundo, el tercer y el cuarto sistemas eléctricos de turbina eólica 18 están desplazadas respectivamente 15 grados, 30 grados y 45 grados a lo largo del ciclo de forma de onda fundamental con respecto a la primera forma de onda Referring to Figure 8, PWM patterns 164, 264, 364 and 464 for a phase of each of the four wind turbine electrical systems 18 are obtained by comparing the fundamental waveforms 160, 260, 360 and 460 with carrier signals 162, 262, 362 and 462. Each of the 40 PWM patterns 164, 264, 364 and 464 is a series of pulses with a common symmetry and amplitude and with slightly different widths of individual pulses. Pulse patterns are shifted along the fundamental waveform cycle 15 degrees. In the exemplary embodiment, the fundamental waveforms 260, 360 and 460 of the second, third and fourth wind turbine electrical systems 18 are displaced respectively 15 degrees, 30 degrees and 45 degrees throughout the shape cycle fundamental waveform with respect to the first waveform

45 fundamental 160 del primer sistema eléctrico de turbina eólica 18. 45 fundamental 160 of the first wind turbine electrical system 18.

Los patrones de PWM desfasados accionan los conmutadores 34 de los convertidores de lado de red 32 y generan una pluralidad de pulsos de tensión, y, en una realización, cada transformador de turbina 22 transforma los pulsos de tensión y restablece el desfase de PWM. En una realización que es correspondiente con el desfase de PWM que se muestra en la figura 8, el transformador de turbina 22 del primer sistema eléctrico de turbina eólica 18 es, por 50 ejemplo, un transformador en estrella -estrella y la forma de onda no está desplazada. Los transformadores de turbina 22 del segundo, el tercer y el cuarto sistemas eléctricos de turbina eólica 18 tienen respectivamente un desfase de -15, -30 y -45 grados con respecto a la primera forma de onda a lo largo del ciclo de patrón de PWM. Los transformadores de turbina 22 del segundo, el tercer y el cuarto sistemas eléctricos de turbina eólica 18 son unos transformadores de desfase, por ejemplo, transformadores en zigzag o transformadores configurados en triángulo 55 ampliado, para restablecer el ángulo desplazado en las formas de onda fundamentales. Los grados desplazados de las formas de onda de los transformadores de turbina 22 están en correlación con los grados desplazados por PWM, es decir, los grados de desplazamiento de forma de onda fundamental. Después del desplazamiento por PWM y el restablecimiento, solo los armónicos de números de orden N ·6· t± 1 quedan sin cancelar, en la que t= 1, 2, 3... , y N es el número de convertidores de lado de red 32, es decir, el número de sistemas eléctricos de turbina eólica 18 The outdated PWM patterns actuate the switches 34 of the network side converters 32 and generate a plurality of voltage pulses, and, in one embodiment, each turbine transformer 22 transforms the voltage pulses and resets the PWM offset. In one embodiment that corresponds to the PWM offset shown in Figure 8, the turbine transformer 22 of the first wind turbine electrical system 18 is, for example, a star-star transformer and the waveform is not is displaced The turbine transformers 22 of the second, third and fourth wind turbine electrical systems 18 respectively have a lag of -15, -30 and -45 degrees with respect to the first waveform along the PWM pattern cycle . The turbine transformers 22 of the second, third and fourth wind turbine electrical systems 18 are offset transformers, for example, zigzag transformers or transformers configured in enlarged triangle 55, to restore the angle displaced in the fundamental waveforms . The displaced degrees of the waveforms of the turbine transformers 22 are correlated with the degrees displaced by PWM, that is, the degrees of fundamental waveform displacement. After the PWM offset and reset, only the harmonics of order numbers N · 6 · t ± 1 remain without cancellation, in which t = 1, 2, 3 ..., and N is the number of side converters network 32, that is, the number of wind turbine electrical systems 18

60 en el sistema de generación de potencia 10. 60 in the power generation system 10.

imagen5image5

En una realización alternativa, tal como se ha analizado en lo que antecede con respecto a la figura 2, los circuitos de PLL 40 de cada sistema eléctrico de turbina eólica 18 están eléctricamente acoplados con el lado de tensión inferior 21 de cada sistema eléctrico de turbina eólica 18 para conseguir una referencia local correspondiente. Las señales portadoras y las formas de onda fundamentales de un sistema eléctrico de turbina eólica 18 diferente In an alternative embodiment, as discussed above with respect to Figure 2, the PLL circuits 40 of each wind turbine electrical system 18 are electrically coupled with the lower voltage side 21 of each turbine electrical system wind 18 to get a corresponding local reference. The carrier signals and fundamental waveforms of a different wind turbine electrical system 18

5 pueden tener unas fases ligeramente diferentes en tales realizaciones de referencia local. 5 may have slightly different phases in such local reference embodiments.

Tal como se muestra en la figura 9, las señales portadoras 172, 272, 372, 472 y las formas de onda fundamentales 170, 270, 370 y 470 se generan en base a unas referencias locales de diferentes sistemas eléctricos de turbina eólica 18. Las formas de onda fundamentales 170, 270, 370 y 470 están desplazadas a lo largo del ciclo de forma de onda fundamental 15 grados entre unos sistemas eléctricos de turbina eólica 18 adyacentes. As shown in Figure 9, carrier signals 172, 272, 372, 472 and fundamental waveforms 170, 270, 370 and 470 are generated based on local references of different wind turbine electrical systems 18. The Fundamental waveforms 170, 270, 370 and 470 are displaced along the fundamental waveform cycle 15 degrees between adjacent wind turbine electrical systems 18.

10 En determinadas realizaciones, los patrones de PWM para las tres fases Ua, Ub y Uc de los convertidores de lado de red 32 en el mismo sistema eléctrico de turbina eólica 18 son los mismos. En una realización, si una relación de frecuencias entre la señal portadora y la forma de onda fundamental es igual a 3 * N, en la que N es un número entero, las formas de onda fundamentales para las tres fases están desplazadas 120 grados una con respecto a otra a lo largo del ciclo de forma de onda fundamental y se comparan con la misma señal portadora de tal modo que los In certain embodiments, the PWM patterns for the three phases Ua, Ub and Uc of the network side converters 32 in the same wind turbine electrical system 18 are the same. In one embodiment, if a frequency relationship between the carrier signal and the fundamental waveform is equal to 3 * N, in which N is an integer, the fundamental waveforms for the three phases are offset 120 degrees one with with respect to another throughout the fundamental waveform cycle and are compared with the same carrier signal in such a way that the

15 patrones de PWM resultantes para las tres fases son los mismos. Las tensiones de armónicos a las frecuencias de portadora son unas formas de onda de modo común, por lo tanto estas no contribuyen a corriente de modo diferencial de salida alguna. Por lo tanto, los armónicos con unas frecuencias de 3 * N veces de la forma de onda fundamental se cancelan y no se muestran en el PCC 16. 15 resulting PWM patterns for all three phases are the same. Harmonic voltages at carrier frequencies are common mode waveforms, therefore they do not contribute to any differential output current. Therefore, harmonics with frequencies of 3 * N times of the fundamental waveform are canceled and not shown in the PCC 16.

En otra realización, si la relación de frecuencias entre la señal portadora y la forma de onda fundamental no es igual 20 a 3 * N, con el fin de obtener el mismo patrón de PWM para las tres fases en el mismo sistema eléctrico de turbina imagen6 In another embodiment, if the frequency relationship between the carrier signal and the fundamental waveform is not equal to 20 to 3 * N, in order to obtain the same PWM pattern for all three phases in the same turbine electrical system image6

eólica 18, las señales portadoras de tres fases están desplazadas a lo largo del ciclo fundamental una con wind 18, the three-phase carrier signals are shifted throughout the fundamental cycle one with

respecto a otra. La señal portadora desplazada se compara con las formas de onda fundamentales de las tres fases que están desfasadas a lo largo del ciclo de forma de onda fundamental para conseguir los mismos patrones de PWM para las tres fases. Regarding another. The shifted carrier signal is compared with the fundamental waveforms of the three phases that are offset along the fundamental waveform cycle to achieve the same PWM patterns for all three phases.

25 En otra realización, los patrones de PWM de diferentes sistemas eléctricos de turbina eólica 18 están tanto intercalados como desfasados, y los transformadores de turbina restablecen fases desplazadas en las formas de onda de salida. Hasta cierto punto, la tercera realización es una combinación de las realizaciones que se han descrito en lo que antecede con respecto a las figuras 5 -6 y 7 -9 y, por lo tanto, se omite en lo sucesivo en el presente documento una descripción similar. Tal como se ha descrito en lo que antecede con referencia a la figura 8, In another embodiment, the PWM patterns of different wind turbine electrical systems 18 are both interleaved and outdated, and the turbine transformers restore displaced phases in the output waveforms. Up to a certain point, the third embodiment is a combination of the embodiments described above with respect to Figures 5-6 and 7-9 and, hence, a description is hereinafter omitted Similary. As described above with reference to Figure 8,

30 mediante desplazamiento por PWM y el restablecimiento mediante transformador entre los cuatro sistemas eléctricos de turbina eólica 18, solo siguen existiendo los armónicos de órdenes N ·6· t± 1, que pueden reducirse adicionalmente mediante la intercalación de señales portadoras. 30 by means of PWM displacement and the restoration by means of a transformer between the four wind turbine electrical systems 18, only the harmonics of orders N · 6 · t ± 1 continue to exist, which can be further reduced by interleaving carrier signals.

En una realización específica, la señal portadora entre los sistemas eléctricos de turbina eólica 18 está intercalada t * 60 / N grados, en la que N es el número de sistemas eléctricos de turbina eólica 18 en el sistema de generación In a specific embodiment, the carrier signal between the wind turbine electrical systems 18 is interleaved t * 60 / N degrees, in which N is the number of wind turbine electrical systems 18 in the generation system

35 de potencia 10 y t es un número entero. Para el sistema de generación de potencia 10 a modo de ejemplo en la figura 1 con cuatro sistemas eléctricos de turbina eólica 18, las señales portadoras entre los sistemas eléctricos de turbina eólica 18 pueden intercalarse 15 * t grados. 35 of power 10 and t is an integer. For the power generation system 10 by way of example in Figure 1 with four wind turbine electrical systems 18, the carrier signals between the wind turbine electrical systems 18 can be interleaved 15 * t degrees.

En un sistema de generación de potencia 10 con al menos dos sistemas eléctricos de turbina eólica 18, cada uno del imagen7 In a power generation system 10 with at least two electric wind turbine systems 18, each of the image7

armónico de orden k de los al menos dos sistemas eléctricos de turbina eólica 18 es un vector de armónicos _k order harmonic k of the at least two wind turbine electrical systems 18 is a harmonic vector _k

40 que incluye una componente de amplitud y una componente de ángulo de fase Phi_k. En una realización, una cancelación limpia de armónicos de un orden k determinado puede obtenerse al hacer que una suma de los vectores de armónicos de los al menos dos sistemas eléctricos de turbina eólica 18 sea nula. En una realización, las componentes de amplitud del armónico de orden k de los al menos dos sistemas eléctricos de turbina eólica 18 son sustancialmente las mismas. 40 which includes an amplitude component and a Phi_k phase angle component. In one embodiment, a clean harmonic cancellation of a particular order k can be obtained by making a sum of the harmonic vectors of the at least two wind turbine electrical systems 18 void. In one embodiment, the amplitude components of the order harmonic k of the at least two wind turbine electrical systems 18 are substantially the same.

45 En determinadas realizaciones, la forma de onda fundamental se expresa como: In certain embodiments, the fundamental waveform is expressed as:

Qm cos (kmωt + Phi_m), Qm cos (kmωt + Phi_m),

en la que Qm es una amplitud de la forma de onda fundamental; Phi_m es un ángulo de fase de la forma de onda fundamental; km es un orden de frecuencia de la forma de onda fundamental (y un valor por defecto para km es 1), y ω = 2 * π * 60. La forma de onda de portadora triangular se expresa como: in which Qm is an amplitude of the fundamental waveform; Phi_m is a phase angle of the fundamental waveform; km is an order of frequency of the fundamental waveform (and a default value for km is 1), and ω = 2 * π * 60. The triangular carrier waveform is expressed as:

50 fifty

imagen8cos (kmωt + Phi_c), image8 cos (kmωt + Phi_c),

en la que in which

imagen9es una amplitud de la forma de onda de portadora triangular; Phi_c es un ángulo de fase de la forma de onda de portadora triangular a lo largo del ciclo de forma de onda de portadora triangular; kc es el orden de image9 it is an amplitude of the triangular carrier waveform; Phi_c is a phase angle of the triangular carrier waveform along the triangular carrier waveform cycle; kc is the order of

imagen10image10

frecuencia de la forma de onda de portadora triangular; y ω = 2 * π * 60. Para el armónico de orden k, k se somete a la ecuación 1: frequency of the triangular carrier waveform; and ω = 2 * π * 60. For the harmonic of order k, k submits to equation 1:

k =m· kc+ n· km. Ecuación 1 k = m · kc + n · km. Equation 1

en la que m y n son respectivamente números enteros. in which m and n are integers respectively.

En una realización, el ángulo de fase del armónico de orden k de los al menos dos sistemas eléctricos de turbina eólica 18 puede expresarse, por simplicidad, como una matriz en la siguiente ecuación 2: In one embodiment, the phase angle of the harmonic of order k of the at least two electric wind turbine systems 18 can be expressed, for simplicity, as a matrix in the following equation 2:

imagen11image11

-Ecuación 2 -Equation 2

en la que Phi_k_1, Phi_k_2, Phi_k_N son respectivamente ángulos de fase del armónico de orden k a partir del 10 primer, el segundo y el número N sistemas eléctricos de turbina eólica 18 en el sistema de generación de potencia in which Phi_k_1, Phi_k_2, Phi_k_N are respectively phase angles of the harmonic of order k from the first 10, the second and the number N wind turbine electrical systems 18 in the power generation system

10. Los primeros dos términos en el miembro derecho de la ecuación se determinan mediante la modulación de la intercalación de portadoras de PWM, el tercer término se acciona mediante un desplazamiento de forma de onda fundamental de PWM, y el cuarto término es aportado por un restablecimiento de fase mediante transformador. Seq(k) es la secuencia de fases del armónico de orden k con respecto a la forma de onda fundamental en el PCC. 10. The first two terms in the right member of the equation are determined by modulating the interleaving of PWM carriers, the third term is triggered by a fundamental PWM waveform shift, and the fourth term is contributed by a phase reset via transformer. Seq (k) is the phase sequence of the harmonic of order k with respect to the fundamental waveform in the PCC.

15 Para cada uno de los sistemas eléctricos de turbina eólica 18, las tres fases Ua, Ub y Uc de la forma de onda fundamental en el PCC 16 es por consiguiente: 15 For each of the wind turbine electrical systems 18, the three phases Ua, Ub and Uc of the fundamental waveform in PCC 16 are therefore:

Ua = U · sen ωt Ua = U · sen ωt

Ub = U · sen (ωt -120º) Ub = U · sen (ωt -120º)

Uc = U · sen (ωt + 120º) Uc = U · sen (ωt + 120º)

20 Para el armónico de orden k, las tensiones de armónicos trifásicas son respectivamente: 20 For the harmonic of order k, the three-phase harmonic voltages are respectively:

Uka = Uk · sen kωt Uka = Uk · sen kωt

Ukb = Uk · sen (kωt -k120º) Ukb = Uk · sen (kωt -k120º)

Ukc = Uk · sen (kωt + k120º) Ukc = Uk · sen (kωt + k120º)

Seq(k) = 1 representa que el armónico de orden k tiene una secuencia positiva con respecto a la forma de onda Seq (k) = 1 represents that the harmonic of order k has a positive sequence with respect to the waveform

25 fundamental; Seq(k) = -1 representa que el armónico de orden k tiene una secuencia negativa con respecto a la forma de onda fundamental; y Seq(k) = 0 representa que el armónico de orden k tiene una secuencia nula. Los armónicos con una secuencia nula no se mostrarán en el PCC 16. En el sistema de generación de potencia 10 a modo de ejemplo con cuatro sistemas eléctricos de turbina eólica 18, la ecuación 2 es tal como sigue: 25 fundamental; Seq (k) = -1 represents that the harmonic of order k has a negative sequence with respect to the fundamental waveform; and Seq (k) = 0 represents that the harmonic of order k has a null sequence. Harmonics with a null sequence will not be shown in PCC 16. In the exemplary power generation system 10 with four wind turbine electrical systems 18, equation 2 is as follows:

imagen12image12

30 La matriz de ángulos de fase de los armónicos en k=m· kc + n · km se simplifica como la ecuación 3 en lo sucesivo: 30 The matrix of harmonic phase angles at k = m · kc + n · km is simplified as equation 3 hereafter:

imagen13image13

Para el armónico de orden k, se determinan el segundo, el tercer y el cuarto términos de la ecuación 3, y solo el primer término que concierne al ángulo de fase intercalado de las señales portadoras puede ajustarse. En una realización, los ángulos de fase de portadora a lo largo del ciclo de señales portadoras de los cuatro convertidores For the harmonic of order k, the second, third and fourth terms of equation 3 are determined, and only the first term that concerns the interleaved phase angle of the carrier signals can be adjusted. In one embodiment, the carrier phase angles throughout the carrier signal cycle of the four converters

35 que van a ajustarse se encuentran en la forma de la ecuación 4 en lo sucesivo: en la que “kc_adj” es un coeficiente del ajuste de ángulo de fase de portadora entre los sistemas eléctricos de turbina eólica 18. 35 to be adjusted are in the form of equation 4 hereinafter: in which "kc_adj" is a coefficient of the carrier phase angle adjustment between the wind turbine electrical systems 18.

imagen14image14

En una realización, el sistema eléctrico se encuentra en unas condiciones de equilibrado de potencia en las que los sistemas eléctricos de turbina eólica 18 tienen sustancialmente la misma tensión de CC en las barras colectoras de CC 31 y tienen las mismas salidas de tensión en el PCC 16, y usan la misma señal portadora para las tres fases Ua, Ub y Uc en cada sistema eléctrico de turbina eólica 18. En la presente realización, k= m· kc +n· km, y Seq(k) se determina solo mediante n. Por lo tanto, de acuerdo con las ecuaciones 3 y 4, la ecuación 3 puede simplificarse en la ecuación 5 en lo sucesivo. In one embodiment, the electrical system is in power balancing conditions in which the wind turbine electrical systems 18 have substantially the same DC voltage at the DC busbars 31 and have the same voltage outputs at the PCC 16, and use the same carrier signal for the three phases Ua, Ub and Uc in each wind turbine electrical system 18. In the present embodiment, k = m · kc + n · km, and Seq (k) is determined only by n. Therefore, according to equations 3 and 4, equation 3 can be simplified in equation 5 hereinafter.

imagen15image15

Por consiguiente, en una realización con referencias a las figuras 10 y 11, un armónico total en el orden k se cancela imagen16 imagen17 imagen18 imagen19 Therefore, in an embodiment with references to Figures 10 and 11, a total harmonic in the order k is canceled. image16 image17 image18 image19

cuando una suma de los vectores de armónicos _k_1, _k_2, _k_3, y _k_4 del primer, el segundo, el tercer y el cuarto sistemas eléctricos de turbina eólica 18 es nula. En una realización, debido a que las componentes de imagen20 imagen21 imagen22 imagen23 when a sum of the harmonic vectors _k_1, _k_2, _k_3, and _k_4 of the first, second, third and fourth wind turbine electrical systems 18 is zero. In one embodiment, because the components of image20 image21 image22 image23

amplitud de los armónicos _k_1, _k_2, _k_3, y _k_4 son sustancialmente las mismas, mediante la selección 15 de un coeficiente Kc_adj apropiado para ajustar las componentes de fase de los vectores de armónicos de acuerdo con las ecuaciones 1 y 5, la suma de vectores de armónicos puede impulsarse hacia cero. amplitude of the harmonics _k_1, _k_2, _k_3, and _k_4 are substantially the same, by selecting 15 an appropriate Kc_adj coefficient to adjust the phase components of the harmonic vectors according to equations 1 and 5, the sum of vectors Harmonics can be driven to zero.

En un ejemplo, para cancelar los 25-ésimos armónicos del sistema de generación de potencia 10 (k = 25) cuando una frecuencia de la forma de onda fundamental es 60 Hz y para una frecuencia de la señal portadora es 780 Hz (kc = 13), la ecuación 1 k=m · kc + n · km se obtiene como 25 = 13 m + n. Entonces, un grupo de valores para “m” y In one example, to cancel the 25-th harmonics of the power generation system 10 (k = 25) when a frequency of the fundamental waveform is 60 Hz and for a carrier signal frequency it is 780 Hz (kc = 13 ), the equation 1 k = m · kc + n · km is obtained as 25 = 13 m + n. So, a group of values for "m" and

20 “n” es: m = 2, n = -1. Por consiguiente “secuencia (n)” en la ecuación 5 es secuencia (-1) = -1. Por lo tanto, la ecuación 5 se obtiene como: 20 "n" is: m = 2, n = -1. Therefore "sequence (n)" in equation 5 is sequence (-1) = -1. Therefore, equation 5 is obtained as:

imagen24image24

Por lo tanto, en una realización, cuando kc_adj = 3, Phi_k_1, Phi_k_2, Phi_k_3, y Phi_k_4 son respectivamente 0 grados, 450 grados, 900 grados, y 1350 grados, lo que constituye el diagrama de vectores de la figura 9, y los 25Therefore, in one embodiment, when kc_adj = 3, Phi_k_1, Phi_k_2, Phi_k_3, and Phi_k_4 are respectively 0 degrees, 450 degrees, 900 degrees, and 1350 degrees, which constitutes the vector diagram of Figure 9, and the 25

25 ésimos armónicos se cancelan. 25th harmonics are canceled.

En otra realización, haciendo referencia a la figura 12, se muestra un diagrama vectorial para la cancelación de un armónico de orden k para un sistema de generación de potencia 10 que tiene cinco sistemas eléctricos de turbina eólica 18. Esto puede obtenerse mediante la selección de un coeficiente de ángulo de fase de portadora apropiado para obtener una suma vectorial nula de los cinco sistemas eléctricos de turbina eólica 18. In another embodiment, referring to Figure 12, a vector diagram is shown for the cancellation of a harmonic of order k for a power generation system 10 that has five wind turbine electrical systems 18. This can be obtained by selecting an appropriate carrier phase angle coefficient to obtain a zero vector sum of the five wind turbine electrical systems 18.

30 Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, en determinadas realizaciones, el sistema de generación de potencia 10 comprende un sistema de captación de media tensión 80 que es una red de múltiples puertas que incluye una pluralidad de entradas que acoplan eléctricamente los sistemas eléctricos de turbina eólica 18 y una única salida que está eléctricamente acoplada con el PCC 16. Cada sistema eléctrico de turbina eólica 18 está eléctricamente conectado con el sistema de captación de media tensión (MVCS) 80 mediante, por ejemplo, cables de potencia de 30 Referring again to Figure 1, in certain embodiments, the power generation system 10 comprises a medium voltage pickup system 80 which is a multi-door network that includes a plurality of inputs that electrically couple the electrical systems of wind turbine 18 and a single output that is electrically coupled to PCC 16. Each wind turbine electrical system 18 is electrically connected to the medium voltage pick-up system (MVCS) 80 by, for example, power cables of

35 media tensión. Una matriz de impedancias entre cada sistema eléctrico de turbina eólica 18 y el PCC 16 causada por el MVCS 80 comprende elementos de resistencia, elementos capacitivos y / o elementos inductivos, cada uno de los cuales es sustancialmente dependiente de la frecuencia. La matriz de impedancias da lugar a un desfase tanto a la frecuencia fundamental como en el armónico de orden k entre señales de tensión en el lado de alta tensión 23 del transformador de turbina 22 y en el PCC 16. Puede hacerse referencia respectivamente a los ángulos desplazados 35 medium voltage. An impedance matrix between each wind turbine electrical system 18 and the PCC 16 caused by the MVCS 80 comprises resistance elements, capacitive elements and / or inductive elements, each of which is substantially frequency dependent. The impedance matrix results in a lag both in the fundamental frequency and in the harmonic of order k between voltage signals on the high voltage side 23 of the turbine transformer 22 and in the PCC 16. Reference can be made respectively to the angles displaced

40 totales θl y θk causados por la matriz de impedancias a la frecuencia fundamental y el armónico de orden k como en las ecuaciones 6 y 7 en lo sucesivo: 40 totals θl and θk caused by the matrix of impedances at the fundamental frequency and the harmonic of order k as in equations 6 and 7 hereafter:

imagen25image25

en las que, Phi_pcc es el ángulo de fase de la señal de tensión a la frecuencia fundamental en el PCC 16, y Phi_m_N es el ángulo de fase de la señal de tensión a la frecuencia fundamental en el lado de alta tensión 23 del in which, Phi_pcc is the phase angle of the voltage signal at the fundamental frequency at PCC 16, and Phi_m_N is the phase angle of the voltage signal at the fundamental frequency on the high voltage side 23 of the

5 transformador de turbina 22. Phi_kpcc_N es el ángulo de fase de la señal de tensión a la frecuencia de armónico de orden k en el PCC 16, y Phi_k_N es el ángulo de fase de la señal de tensión a la frecuencia de armónico de orden k en el lado de alta tensión 23 del transformador de turbina 22. 5 turbine transformer 22. Phi_kpcc_N is the phase angle of the voltage signal at the harmonic frequency of order k in PCC 16, and Phi_k_N is the phase angle of the voltage signal at the harmonic frequency of order k on the high voltage side 23 of the turbine transformer 22.

De acuerdo con las ecuaciones 3, 6, y 7, con el fin de conseguir una suma vectorial nula del armónico de orden k en el PCC 16, la matriz de ángulos de fase de los armónicos en k =m· kc +n· km para los cuatro sistemas de turbina According to equations 3, 6, and 7, in order to achieve a null vector sum of the harmonic of order k in the PCC 16, the phase angle matrix of the harmonics in k = m · kc + n · km for the four turbine systems

10 eólica 18 a modo de ejemplo incluye los ángulos desplazados causados por la matriz de impedancias del MVCS 80. La matriz de ángulos de fase en el PCC 16 se expresa entonces como: By way of example, wind power 18 includes the displaced angles caused by the impedance matrix of the MVCS 80. The phase angle matrix in the PCC 16 is then expressed as:

imagen26image26

Y puede simplificarse adicionalmente como: And it can be further simplified as:

imagen27image27

15 Por consiguiente, una matriz de factores de corrección para los ángulos intercalados Phi_ccor_N de las señales portadoras se muestra como la ecuación 8 tal como en lo sucesivo: 15 Consequently, an array of correction factors for the interleaved angles Phi_ccor_N of the carrier signals is shown as equation 8 as hereinafter:

imagen28image28

Los ángulos desplazados θ1 y θk para cada sistema eléctrico de turbina eólica 18 dependen de la matriz de impedancias del MVCS 80 a la frecuencia fundamental y la frecuencia de armónico de orden k. En determinadas 20 realizaciones, el sistema de generación de potencia 10 comprende además un dispositivo de medición de impedancias para medir la matriz de impedancias del MVCS 80 en un intervalo de frecuencias, que incluye la The displaced angles θ1 and θk for each wind turbine electrical system 18 depend on the impedance matrix of the MVCS 80 at the fundamental frequency and the harmonic frequency of order k. In certain 20 embodiments, the power generation system 10 further comprises an impedance measuring device for measuring the impedance matrix of the MVCS 80 in a frequency range, which includes the

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frecuencia fundamental y las frecuencias de armónicos, mediante cualquier procedimiento conocido. En una realización a modo de ejemplo, la matriz de impedancias del MVCS 80 puede medirse mediante la transmisión de una tensión explorada en una pluralidad de intervalos de frecuencias y el registro de las impedancias de respuesta en los intervalos de frecuencias. fundamental frequency and harmonic frequencies, by any known procedure. In an exemplary embodiment, the impedance matrix of the MVCS 80 can be measured by transmitting a voltage scanned in a plurality of frequency ranges and recording the response impedances at the frequency ranges.

5 En determinadas realizaciones, los elementos de resistencia, los elementos capacitivos y / o los elementos inductivos de la matriz de impedancias del MVCS 80 pueden cambiarse con el tiempo, y los controladores de turbina 24 y / o el controlador maestro 25 pueden comprender un sistema de control de lazo cerrado. El sistema de control de lazo cerrado está conectado con un dispositivo de medición de impedancias, y el control de los ángulos intercalados de las señales portadoras de cada sistema de turbina eólica 18 está basado en la matriz de 5 In certain embodiments, the resistance elements, the capacitive elements and / or the inductive elements of the impedance matrix of the MVCS 80 can be changed over time, and the turbine controllers 24 and / or the master controller 25 may comprise a system closed loop control. The closed loop control system is connected to an impedance measuring device, and the control of the interleaved angles of the carrier signals of each wind turbine system 18 is based on the matrix of

10 impedancias medida del MVCS 80. 10 measured impedances of the MVCS 80.

En una realización, con referencia a la figura 1, el sistema de conversión de potencia 20 de cada sistema eléctrico de turbina eólica 18 puede incluir una pluralidad de hilos (que no se muestran), comprendiendo cada uno un convertidor de lado de generador, una barra colectora de CC, y un convertidor de lado de red. Los hilos dentro de un sistema de conversión de potencia 20 están conectados en paralelo y unidos al transformador de turbina 22. En una In one embodiment, with reference to Figure 1, the power conversion system 20 of each wind turbine electrical system 18 may include a plurality of wires (not shown), each comprising a generator side converter, a DC busbar, and a network side converter. The wires within a power conversion system 20 are connected in parallel and connected to the turbine transformer 22. In a

15 realización, las señales portadoras y las formas de onda fundamentales para cada convertidor de lado de red dentro de un sistema eléctrico de turbina eólica 18 son las mismas. 15 embodiment, the carrier signals and the fundamental waveforms for each network side converter within a wind turbine electrical system 18 are the same.

En una realización, el parque eólico 11 comprende una pluralidad de grupos de turbinas eólicas, y cada grupo comprende al menos dos turbinas eólicas que tienen respectivamente unos convertidores de lado de red. Las al menos dos turbinas eólicas pueden estar, o pueden no estar, físicamente cerca una de otra y pueden tener, o 20 pueden no tener, una potencia asignada similar. En una realización específica, las al menos dos turbinas eólicas dentro de un grupo están controladas por los controladores de turbina individuales u, opcionalmente, por un controlador de grupo para intercalar señales portadoras, formas de onda fundamentales, o una combinación de señales portadoras y formas de onda fundamentales de las al menos dos turbinas eólicas en el grupo para generar unos patrones de PWM intercalados respectivamente para los convertidores de lado de red de las al menos dos In one embodiment, the wind farm 11 comprises a plurality of wind turbine groups, and each group comprises at least two wind turbines that respectively have net side converters. The at least two wind turbines may or may not be physically close to each other and may or may not have a similar assigned power. In a specific embodiment, the at least two wind turbines within a group are controlled by individual turbine controllers or, optionally, by a group controller to interleave carrier signals, fundamental waveforms, or a combination of carrier signals and shapes. fundamental wavelengths of the at least two wind turbines in the group to generate interleaved PWM patterns respectively for the network side converters of the at least two

25 turbinas eólicas. Por lo tanto, la salida de cada grupo cumple el requisito de armónicos en el PCC 16. 25 wind turbines. Therefore, the output of each group meets the harmonic requirement in PCC 16.

En otra realización específica, al menos dos turbinas eólicas dentro de un grupo están controladas por los controladores de turbina individuales u, opcionalmente, por el controlador maestro o un controlador de grupo para tener un desfase en las formas de onda fundamentales de un grado de 60 / N, en la que N es el número de turbinas eólicas en el grupo, y usar unos transformadores de turbina en zigzag para restablecer los ángulos desplazados. In another specific embodiment, at least two wind turbines within a group are controlled by the individual turbine controllers or, optionally, by the master controller or a group controller to have a lag in the fundamental waveforms of a degree of 60 / N, in which N is the number of wind turbines in the group, and use a zigzag turbine transformer to restore the displaced angles.

30 Unas turbinas eólicas en diferentes grupos tienen unas señales portadoras intercaladas. Mientras que en aún otra realización específica, al menos dos turbinas eólicas dentro de un grupo tienen unas señales portadoras intercaladas. Unas turbinas eólicas en diferentes grupos tienen un desfase en la forma de onda fundamental de un grado de 60 / M, en la que M es el número de grupos en el parque eólico 11, y usan los transformadores de turbina en zigzag 22 para restablecer los ángulos desplazados. 30 Wind turbines in different groups have intercalated carrier signals. While in yet another specific embodiment, at least two wind turbines within a group have intercalated carrier signals. Wind turbines in different groups have an offset in the fundamental waveform of a 60 / M degree, in which M is the number of groups in the wind farm 11, and use the zigzag turbine transformers 22 to restore the displaced angles

35 Haciendo referencia a la figura 13, en una realización, el parque eólico 11 comprende al menos un sistema de subestación 100 que está conectado con la red eléctrica 14 en el PCC 16. El sistema de subestación 100 comprende una subestación 101 y unos sistemas alimentadores 108 y 110 que están eléctricamente acoplados con una barra colectora común 103 de la subestación 101 en unos puntos de conexión eléctrica tales como puntos de gestión de subestación (SMP) 102 y 104. En una realización, la subestación 101 comprende un transformador 35 Referring to FIG. 13, in one embodiment, the wind farm 11 comprises at least one substation system 100 that is connected to the power grid 14 in the PCC 16. The substation system 100 comprises a substation 101 and feeder systems 108 and 110 which are electrically coupled with a common busbar 103 of the substation 101 at electrical connection points such as substation management points (SMP) 102 and 104. In one embodiment, the substation 101 comprises a transformer

40 elevador 112 para transformar la media tensión en una tensión alta. En determinadas realizaciones, el parque eólico 10 puede comprender más sistemas de subestación que están conectados en paralelo en el PCC 16, y cada sistema de subestación puede comprender al menos un sistema alimentador. 40 elevator 112 to transform the medium voltage into a high voltage. In certain embodiments, the wind farm 10 may comprise more substation systems that are connected in parallel in the PCC 16, and each substation system may comprise at least one feeder system.

En una realización, cada uno de los sistemas alimentadores 108 y 110 comprende una pluralidad de sistemas eléctricos de turbina eólica 18 que están, por ejemplo, conectados en cadena de tipo margarita, bifurcados, o 45 conectados de forma dendrítica -radial con la subestación 101 a través de uno o más MVCS de múltiples puertas In one embodiment, each of the feeder systems 108 and 110 comprises a plurality of wind turbine electrical systems 18 that are, for example, connected in daisy-type chain, forked, or dendritically connected -radial with the substation 101 through one or more MVCS multi-door

80. En una realización, un sistema de control para controlar los sistemas eléctricos de turbina eólica 18 que están conectados a través del mismo MVCS 80 se intercala, y / o se desfasa (se restablece mediante transformador) para que los convertidores de lado de red consigan una reducción de armónicos en un punto de conexión eléctrica que es una salida del MVCS 80, con referencia al control de reducción de armónicos para el PCC 16 en lo que antecede. El 80. In one embodiment, a control system for controlling the wind turbine electrical systems 18 that are connected through the same MVCS 80 is interleaved, and / or offset (reset by transformer) so that the network side converters achieve harmonic reduction at an electrical connection point that is an output of the MVCS 80, with reference to the harmonic reduction control for PCC 16 in the foregoing. He

50 punto de conexión eléctrica puede ser cualquier punto entre la salida del MVCS 80 y la barra colectora común 103 de la subestación 101, por ejemplo, los puntos 102, 114 del sistema alimentador 108. The electrical connection point can be any point between the output of the MVCS 80 and the common busbar 103 of the substation 101, for example, points 102, 114 of the feeder system 108.

En determinadas realizaciones, cada sistema alimentador 108, 110 puede comprender una pluralidad de grupos que están conectados mediante el mismo MVCS 80, por ejemplo, los grupos 120 y 122, ambos conectados con el mismo MVCS 80 a través de los puntos de conexión eléctrica 116 y 118. In certain embodiments, each feeder system 108, 110 may comprise a plurality of groups that are connected by the same MVCS 80, for example, groups 120 and 122, both connected to the same MVCS 80 through the electrical connection points 116 and 118.

55 Cada grupo 120, 122 comprende al menos dos sistemas eléctricos de turbina eólica 18 que pueden estar, o pueden no estar, físicamente cerca uno de otro y pueden tener, o pueden no tener, una potencia asignada similar. En una realización específica, al menos dos sistemas eléctricos de turbina eólica dentro de un grupo están controlados por los controladores de turbina individuales u, opcionalmente, por un controlador de grupo para intercalar señales portadoras, formas de onda fundamentales, o una combinación de señales portadoras y formas de onda fundamentales de los por sistemas eléctricos de turbina eólica 18 en un grupo para generar unos patrones de PWM intercalados respectivamente para los convertidores de lado de red de los sistemas eléctricos de turbina eólica. Por lo tanto, la salida de cada grupo cumple los requisitos de armónicos en los puntos de conexión eléctrica 116 y 118. Each group 120, 122 comprises at least two electrical wind turbine systems 18 that may or may not be physically close to each other and may or may not have a similar assigned power. In a specific embodiment, at least two wind turbine electrical systems within a group are controlled by individual turbine controllers or, optionally, by a group controller to interleave carrier signals, fundamental waveforms, or a combination of carrier signals. and fundamental waveforms of those by wind turbine electrical systems 18 in a group to generate interleaved PWM patterns respectively for the network side converters of wind turbine electrical systems. Therefore, the output of each group meets the harmonic requirements at electrical connection points 116 and 118.

imagen30image30

En otra realización específica, al menos dos turbinas eólicas dentro de un grupo están controladas por los In another specific embodiment, at least two wind turbines within a group are controlled by the

5 controladores de turbina individuales u, opcionalmente, por el controlador maestro o un controlador de grupo para tener un desfase en las formas de onda fundamentales de un grado de 60 / N, en la que N es el número de turbinas eólicas en el grupo, y usar unos transformadores de turbina en zigzag para restablecer los ángulos desplazados. Unas turbinas eólicas en diferentes grupos tienen unas señales portadoras intercaladas. Mientras que en aún otra realización específica, las al menos dos turbinas eólicas dentro de un grupo tienen unas señales portadoras 5 individual turbine controllers or, optionally, by the master controller or a group controller to have an offset in the fundamental waveforms of a 60 / N degree, in which N is the number of wind turbines in the group, and use a zigzag turbine transformer to restore displaced angles. Wind turbines in different groups have intercalated carrier signals. While in yet another specific embodiment, the at least two wind turbines within a group have carrier signals

10 intercaladas. Unas turbinas eólicas en diferentes grupos tienen un desfase en la forma de onda fundamental de un grado de 60 / M, en la que M es el número de grupos en el parque eólico 11, y usan los transformadores de turbina en zigzag 22 para restablecer los ángulos desplazados. 10 interspersed. Wind turbines in different groups have an offset in the fundamental waveform of a 60 / M degree, in which M is the number of groups in the wind farm 11, and use the zigzag turbine transformers 22 to restore the displaced angles

En determinadas realizaciones, un sistema eléctrico de parque eólico incluye una referencia de tiempo global para cada sistema eléctrico de turbina eólica 18. En una realización, la referencia de tiempo global se proporciona de In certain embodiments, a wind farm electrical system includes a global time reference for each wind turbine electrical system 18. In one embodiment, the global time reference is provided with

15 acuerdo con el protocolo de tiempo de precisión (PTP) o un protocolo IEEE -1588. En determinadas realizaciones, el protocolo PTP o IEEE -1588 se distribuye a los controladores de turbina 24 individuales por medio de enlaces de comunicación, que pueden implementarse en soporte físico, soporte lógico, o combinaciones de los mismos. 15 according to the precision time protocol (PTP) or an IEEE -1588 protocol. In certain embodiments, the PTP or IEEE-1588 protocol is distributed to the individual turbine controllers 24 via communication links, which can be implemented in physical media, software, or combinations thereof.

A pesar de que se han analizado sistemas de turbina eólica en lo que antecede para fines de ejemplo, pueden usarse adicionalmente o como alternativa otras formas de energía renovable, tales como sistemas fotovoltaicos. En Although wind turbine systems have been analyzed in the foregoing for example purposes, other forms of renewable energy, such as photovoltaic systems, can be used additionally or as an alternative. In

20 una realización, un sistema fotovoltaico comprende una pluralidad de sistemas eléctricos fotovoltaicos que están conectados en paralelo para suministrar potencia eléctrica a la red eléctrica 14 en el PCC 16. In one embodiment, a photovoltaic system comprises a plurality of photovoltaic electrical systems that are connected in parallel to supply electrical power to the power grid 14 in the PCC 16.

Haciendo referencia a la figura 14, que es un diagrama de bloques de un sistema eléctrico fotovoltaico 82 a modo de ejemplo de acuerdo con una realización divulgada en el presente documento, cada sistema eléctrico fotovoltaico 82 incluye una barra colectora de CC 86 que recibe una corriente continua a partir de un módulo fotovoltaico 84, un Referring to Figure 14, which is a block diagram of an exemplary photovoltaic electrical system 82 according to an embodiment disclosed herein, each photovoltaic electrical system 82 includes a DC busbar 86 that receives a current continuous from a photovoltaic module 84, a

25 convertidor de lado de red 88 que comprende una pluralidad de conmutadores 94 para transmitir corriente CC en la barra colectora de CC 86 para dar corrientes alternas, y un transformador 90 para transformar la corriente alterna en una tensión constante y una determinada frecuencia antes de que la corriente alterna se suministre a la red eléctrica 14 en el PCC 16. 25 network side converter 88 comprising a plurality of switches 94 for transmitting DC current on the DC busbar 86 to give alternating currents, and a transformer 90 for transforming the alternating current into a constant voltage and a certain frequency before The alternating current is supplied to the mains 14 in the PCC 16.

Cada sistema eléctrico fotovoltaico 82 incluye un modulador de PWM 92 para obtener una forma de onda Each photovoltaic electrical system 82 includes a PWM 92 modulator to obtain a waveform

30 fundamental y una señal portadora, usando la forma de onda fundamental y la señal portadora para generar un patrón de PWM, y para proporcionar el patrón de PWM a un convertidor de lado de red respectivo para accionar los conmutadores 94 del convertidor de lado de red 90 respectivo. Los moduladores de PWM 92 de un sistema eléctrico fotovoltaico 82 diferente están configurados para intercalar señales portadoras, formas de onda fundamentales, o una combinación de señales portadoras y formas de onda fundamentales de los al menos dos sistemas eléctricos de 30 fundamental and a carrier signal, using the fundamental waveform and the carrier signal to generate a PWM pattern, and to provide the PWM pattern to a respective network side converter to operate the switches 94 of the network side converter 90 respective. The PWM 92 modulators of a different photovoltaic electrical system 82 are configured to interleave carrier signals, fundamental waveforms, or a combination of carrier signals and fundamental waveforms of the at least two electrical systems of

35 turbina eólica para generar unos patrones de PWM intercalados respectivamente para los convertidores de lado de red 90 entre diferentes sistemas eléctricos fotovoltaicos 82 para reducir los armónicos en el PCC 16. 35 wind turbine to generate interleaved PWM patterns respectively for network side converters 90 between different photovoltaic electrical systems 82 to reduce harmonics in PCC 16.

Ha de entenderse que no necesariamente la totalidad de tales objetos o ventajas que se han descrito en lo que antecede puede lograrse de acuerdo con cualquier realización particular. Por lo tanto, por ejemplo, los expertos en la materia reconocerán que los sistemas y las técnicas que se describen en el presente documento pueden realizarse It is to be understood that not necessarily all such objects or advantages as described above can be achieved in accordance with any particular embodiment. Therefore, for example, those skilled in the art will recognize that the systems and techniques described herein can be performed.

40 o llevarse a cabo de una forma que logre u optimice una ventaja o grupo de ventajas tal como se enseñan en el presente documento sin lograr necesariamente otros objetos o ventajas tal como puedan enseñarse o sugerirse en el presente documento. 40 or be carried out in a manner that achieves or optimizes an advantage or group of advantages as taught herein without necessarily achieving other objects or advantages as may be taught or suggested herein.

Además, el experto reconocerá la intercambiabilidad de diversas características a partir de diferentes realizaciones. Las diversas características que se describen, así como otros equivalentes conocidos para cada característica, In addition, the expert will recognize the interchangeability of various characteristics from different embodiments. The various features described, as well as other known equivalents for each feature,

45 pueden mezclarse y ponerse en correspondencia por un experto en la presente materia para construir sistemas y técnicas adicionales de acuerdo con principios de la presente divulgación. 45 may be mixed and corresponded by an expert in the present field to build additional systems and techniques in accordance with principles of the present disclosure.

A pesar de que solo se han ilustrado y descrito en el presente documento determinadas características de la invención, a los expertos en la materia se les ocurrirán muchas modificaciones y cambios. Por lo tanto, ha de entenderse que las reivindicaciones adjuntas tienen por objeto cubrir la totalidad de tales modificaciones y cambios Although only certain features of the invention have been illustrated and described herein, many modifications and changes will occur to those skilled in the art. Therefore, it should be understood that the appended claims are intended to cover all such modifications and changes

50 según caigan dentro del ámbito de la misma. 50 as they fall within its scope.

Claims (6)

imagen1image 1 REIVINDICACIONES 1. Un sistema de generación de potencia (10) que comprende: 1. A power generation system (10) comprising: al menos dos sistemas eléctricos (18) conectados por medio de un sistema de captación de media tensión (80) con un punto de conexión eléctrica (16), siendo dicho punto de conexión eléctrica (16) un punto de conexión común con at least two electrical systems (18) connected by means of a medium voltage collection system (80) with an electrical connection point (16), said electrical connection point (16) being a common connection point with 5 una red (14), comprendiendo cada sistema eléctrico (18) un sistema de conversión de potencia (20) que comprende un convertidor de CC a CA (32) respectivo que incluye una pluralidad de conmutadores (34) para convertir una potencia en corriente continua en una potencia en corriente alterna; y 5 a network (14), each electrical system (18) comprising a power conversion system (20) comprising a respective DC to AC converter (32) that includes a plurality of switches (34) to convert a power into current continuous in a power in alternating current; Y un sistema de control (24, 25) que incluye al menos dos moduladores de modulación por ancho de pulsos (36), obteniendo cada modulador por ancho de pulsos (36) una forma de onda fundamental para generar un patrón de a control system (24, 25) that includes at least two pulse width modulation modulators (36), each pulse width modulator (36) obtaining a fundamental waveform to generate a pattern of 10 ancho de pulsos y para proporcionar el patrón de ancho de pulsos a un convertidor de CC a CA (32) respectivo para accionar los conmutadores del convertidor de CC a CA (32) respectivo; 10 pulse width and to provide the pulse width pattern to a respective DC to AC converter (32) to operate the switches of the respective DC to AC converter (32); en el que el sistema de control (24, 25) está configurado para intercalar las formas de onda fundamentales de los al menos dos sistemas eléctricos para generar unos patrones de ancho de pulsos intercalados respectivamente para los al menos dos convertidores de CC a CA (32), wherein the control system (24, 25) is configured to interleave the fundamental waveforms of the at least two electrical systems to generate interleaved pulse width patterns respectively for the at least two DC to AC converters (32 ), 15 en el que cada sistema de conversión de potencia (20) comprende además un convertidor del lado del generador 15 in which each power conversion system (20) further comprises a generator side converter (30) respectivo para convertir una potencia en corriente alterna a partir de un generador de turbina eólica (28) en una potencia en corriente continua; y (30) respective to convert a power into alternating current from a wind turbine generator (28) into a power in direct current; Y en el que el sistema de control comprende además un controlador maestro (25) conectado con el punto de conexión eléctrica (16), caracterizado porque: wherein the control system further comprises a master controller (25) connected to the electrical connection point (16), characterized in that: 20 los moduladores por ancho de pulsos (36) adicionalmente obtienen una señal portadora y usan la forma de onda fundamental y la señal portadora para generar un patrón de ancho de pulsos, y el sistema de control (24, 25) está configurado además para intercalar las formas de onda fundamentales y señales portadoras o una combinación de las formas de onda fundamentales y de señales portadoras. 20 the pulse width modulators (36) additionally obtain a carrier signal and use the fundamental waveform and the carrier signal to generate a pulse width pattern, and the control system (24, 25) is further configured to interleave the fundamental waveforms and carrier signals or a combination of the fundamental waveforms and carrier signals. 2. El sistema de generación de potencia (10) de la reivindicación 1, en el que el punto de conexión eléctrica (16) es 25 un punto de conexión de dichos al menos dos sistemas eléctricos (18) acoplados en paralelo. 2. The power generation system (10) of claim 1, wherein the electrical connection point (16) is a connection point of said at least two electrical systems (18) coupled in parallel.
3. 3.
El sistema de generación de potencia (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que el sistema de control (24, 25) incluye al menos dos controladores de turbina (24) respectivamente para los sistemas eléctricos (18). The power generation system (10) of any preceding claim, wherein the control system (24, 25) includes at least two turbine controllers (24) respectively for electrical systems (18).
4. Four.
El sistema de generación de potencia (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que la señal portadora comprende una forma de onda triangular. The power generation system (10) of any preceding claim, wherein the carrier signal comprises a triangular waveform.
30 5. El sistema de generación de potencia (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que cada modulador por ancho de pulsos (36) está configurado para recibir una señal de referencia a partir del punto de conexión eléctrica The power generation system (10) of any preceding claim, wherein each pulse width modulator (36) is configured to receive a reference signal from the electrical connection point (16) para generar la señal portadora y la forma de onda fundamental. (16) to generate the carrier signal and the fundamental waveform.
6. El sistema de generación de potencia (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que cada modulador por 6. The power generation system (10) of any preceding claim, wherein each modulator by ancho de pulsos (36) está configurado para recibir una señal de referencia a partir del convertidor del lado de red 35 (32) respectivo para generar la señal portadora y la forma de onda fundamental. Pulse width (36) is configured to receive a reference signal from the respective network side converter 35 (32) to generate the carrier signal and the fundamental waveform. 7. El sistema de generación de potencia (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que las formas de onda fundamentales de los al menos dos sistemas eléctricos (18) están desplazadas a lo largo de un ciclo de forma de onda fundamental una con respecto a otra un grado de 60 / n, y n es el número de sistemas eléctricos del sistema de generación de potencia (10). 7. The power generation system (10) of any preceding claim, wherein the fundamental waveforms of the at least two electrical systems (18) are displaced along a fundamental waveform cycle one with respect to to another a degree of 60 / n, and n is the number of electrical systems of the power generation system (10). 40 8. El sistema de generación de potencia (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que cada convertidor del lado de red (32) está configurado para recibir corriente continua a partir de un módulo fotovoltaico (84). The power generation system (10) of any preceding claim, wherein each converter on the network side (32) is configured to receive direct current from a photovoltaic module (84). 12 12
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